双端假纤光纤测试在工程应用中的技术优势分析

◆黄广山

（山西省邮电建设工程有限公司 山西 030012）

1 前言

有线通信的光通信系统主要由传输设备、光传输介质（光纤）、连接器（ODF）等组成。目前制约100G/400G 技术大规模应用的重要因素是光衰耗的影响，以及偏振模色散PMD、色度色散CD 的精确补偿。由于光通信系统的质量不光取决于传输设备，光纤作为传输介质也影响着设备系统的配置和在线指标性能。而光缆光纤测试指标的精准度影响着新建工程维护富余度的预留、设备板卡的投资等。当前100G干线传输系统中偏振模色散和色度色散可以利用设备器件补偿，几乎可以忽略其对系统开通的影响；因而，光缆光纤衰减指标成为决定传输系统指标的一个重要因素。如何提高光缆光纤测试技术水平、提高测试数据精度、减少误差是值得探究的一个课题。

2 光缆光纤测试的方法及原理

通常提取光缆光纤的衰减指标有3 种测试方式：截断法、插入损耗法、后向散射法。

2.1 截断法

截断法是测试光纤衰减特性的基准测试方法，其具体方式是在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率，从而直接得到光纤衰减。该方法一般采用单端单向测试方法，该方法在实验室采用居多，在工程中并不采用。

2.2 插入损耗法

插入损耗法是测试光纤衰减特性的替代测试方法，原理上类似于截断法，但光纤注入端的光功率是注入系统输出端的出射光功率。测得的光纤衰减中包含了连接器装置的衰减，因此必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测试结果加以修正。该方法一般采用单端单向测试方法，在工程中得以大量使用，能较好地反映线路实际值，其常用的测试设备有光源及光功率计。

2.3 后向散射法

后向散射法是测试光纤衰减特性的替代测试方法，该方法从光源端测试在光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率。通常这是一种单端双向测试方法，常用的测试设备有光时域反射仪（OTDR）。

3 实际工程应用中光缆光纤衰耗测试方法的对比分析

在工程中我们通常采用插入损耗法和后向散射法来进行光缆光纤衰耗测试。插入损耗法操作简单，但通过多年来工程测试中我发现该测试方法误差较大、稳定性较差。首先光源光功率计器件受本身精度、气温等影响，测试结果可能有较大偏差；其次测试用的测试尾纤与ODF 架连接器（法兰）也会影响测试的准确度。常规的后向散射法测试因为OTDR 的测试盲区也无法保证测试精度和准确性。而我研究的“双端假纤测试”方法，是基于常规的后向散射法改进而来，改进后的测试方法更精确，技术优势更明显。

下面我们对插入损耗法、光时域反射仪（OTDR）传统测试方法与光时域反射仪（OTDR）双端假纤测试方法进行分析比较：

3.1 插入损耗法测试

图1 中，根据描述的需要，除光缆光纤及 ODF 连接器之外我定义了一个介入损耗区，这个介入损耗区是在测试时不可避免的会被人为引入的；另外还定义了4 个耦合点A、B、C、D 以及6 个事件点。图1 中框起部分信息，插入损耗法是看不见的，这里只是表达实际测试时这部分事件是存在的，误差就是因为看不见而产生的，下面细细分析。

图1 插入损耗法测试方框图

（1）A、B、C、D 点只要有1 个点存在异常的光损耗，操作者就无法知道插入损耗误差是哪个点带入的，更无法知道误差的大小，即A 点至D 点之间全程均为事件盲区、损耗盲区，造成测试误差不可控。

（2）假设我们要获取光缆段B、C 两点间的损耗值，我们是无法精确获得的，因为存在2 个介入损耗区，而又没法直接获取介入插损区损耗大小，所以无法快速精准获取光缆段的光损耗。

（3）假如光缆中间存在事件3 和事件4 损耗这2 个故障事件，而这2 个故障事件严重影响了光缆段的指标，光源及光功率计无法获取事件点位置和事件损耗大小。对于光缆的故障整治仅能判断光缆通或不通、提供全程损耗数据大小，对故障点维护而言便无能为力了。

通过上述3 点，我们不难看出采用光源及光功率计的插入损耗法测试无法找到故障点，并且由于介入损耗区的问题，光缆段的光损耗测试数值误差较大。

3.2 光时域反射仪（OTDR）传统测试方法

现在光时域反射仪（OTDR）体积小便于携带，操作简单实用，因而在工程中被广泛使用于维护和工程施工。OTDR 能比较准确地提供光缆段的衰减指标，还能定位故障事件位置、提供故障事件损耗值，这比光源光功率计又增强了不少。OTDR 测试方法见下图2 光时域反射仪（OTDR）传统测试方法方框图。

图2 光时域反射仪（OTDR）传统测试方法方框图

通过图2 展示的信息可以看出，这种测试方法比光源及光功率计测试方法更直观，能够很方便地读出故障的定位及大小。根据光时域反射仪（OTDR）的工作原理，OTDR 测试存在事件盲区和衰减盲区，这种方法也存在不容忽视的测试误差，测试精度也无法保证。

下面简要分析脉宽和盲区是如何影响读数精度的。

（1）读数误差较大

当我们要获取图2 中B、C 两点的光缆衰减时，由于OTDR 脉宽展宽后事件盲区增大而造成A、B 两点无法分辨，读数起始点无法准确定位，也就无法精准地读取B、C 两点的全程光缆衰减。读数只能从1.11 公里之外开始读数，这样的读数区间不准确，读数误差较大。

（2）容易造成B 点法兰处耦合时插入损耗丢失和缩短光缆长度衰减区间，影响光纤衰减质量评判。

从实际工程应用来看，法兰处耦合点有可能会产生非常大的损耗。图2 中B、C 两点耦合插入损耗可能造成非常糟糕的后果，有时一个耦合点耦合插入损耗可达到 1~3dB，甚至更高。通常耦合良好的情况下衰减也基本都在0.3~0.5dB 左右，所以系统建设中B、C 两个耦合点插入损耗通常都会大于1dB；当经验不够丰富的测试人员测试时，如果非刻意降低脉宽就很难发现耦合不好的情况，这也是这种测试方法容易忽略耦合插入损耗造成测试精度不够准确的原因。

3.3 光时域反射仪（OTDR）双端假纤测试方法

双端假纤光纤测试方法的工作原理与OTDR 传统测试原理完全一样。但通过改进介入衰减区后可以很好地控制和解决测试误差。通过图3 我们来分析改进介入衰减区后测试方法存在的技术优势。

（1）实现了端到端测试，降低了误差

通过对比图1、图2、图3 的不同之处可以发现，图3 中介入衰减区的尾纤已经更换成了2.1 公里以上的假纤，在测试端和配合测试端均增加了一个介入衰减区，这是与前2 种测试方法的最大不同处。加入双端假纤模拟了传输系统建成前线路侧端到端线路侧实际衰减，提高了测试准确性，减少误差。

图3 双端假纤光纤测试方框图

（2）移走原有测试盲区并做可视呈现

在图3 中，测试端和配合测试端将尾纤均更换成2.1 公里以上假纤盘后，相当于将原来另两种测试方法的测试端的A、B 两点介入衰减区间移到了假纤上，使图1 和图2 中所有盲区均暴露在可识别区，C 点连接盲区也呈现出来。移走原有盲区解决了测试中盲区不可视的困扰。工程和维护测试人员不必多有经验，只要懂操作测试仪表即可甄别光纤端到端的指标，测试变得容易可控，降低了人为因素对测试结果的影响。

（3）提高了测试和读数精度

采用双端假纤OTDR 测试完成的数据图片在读数时游标可以从B 点反射峰的前沿开始，末端游标可以放在C 点下降沿平滑处，这样测试读数界面明确清晰，可以完整地读取B 和C 点之间全程光缆段长度和衰减值，反映了系统里端到端线路侧真实衰减情况，从而提高了测试精准度。

通过对3 种测试方法的分析比较，不难发现OTDR 双端假纤测试法排除了工程测试中可能存在的连接器耦合度及测试盲区等测试误差问题，提高了测试精度。

4 结语

双端假纤光纤测试方法测试精度高、无测试盲区、无事件盲区、无衰减盲区、可对测试插入损耗和故障端到端进行监控，可以降低人为失误操作，测试方法优点非常明显。能准确控制光纤测试数据的精准度，为日后系统建成后留有足够多的系统维护余量，降低新建系统时设备投资费用。所以说双端假纤光纤测试方法在工程应用中有非常明显的技术优势。